CS232632B1 - Sposob delenia pyrolýznych plynov - Google Patents

Description

Vynález sa týká sposobu delenia pyrolýznych plynov, pričom sa jedná o oddetevanie etylénu zo zmesí pyrolýznych plynov, obsahujúcich acetylén, oxid uhličitý, etylén, metán, oxid uhelnatý a vodík ako hlavně zložky, absorpciou v acetone, pričom nasledujúcou desorpciou sa získá etylén ako medziprodukt do výroby vinylchloridu. Vynález sa týká najma sposobu oddetovania zo zmesi pyrolýznych plynov z vysokoteplotně] pyrolýzy benzínu s bodom varu od 30 °'C do 130 °C a/alebo ropných frakcií s bodom varu 130 až 450 °C a/alebo benzínu s bodom varu od 30 do 130 C s prídavkom propán-butánových zmesí a/alebo s prídavkom zmesí C4 frakcie.

Pri vysokoteplotnej pyrolýze, najma uvedených ropných frakcií, vzniká mnohozložková plynná zmes, obsahujúca okrem acetylénu a etylénu ako medziproduktov do výroby vinylchloridu, aj ďalšie plynné látky, ako metán, oxid uhličitý, vodík a oxid uhol¹natý. Tieto látky sú obsiahnuté v pyrolýznom plyne v poměrně značných množstvách. Okrem nich pyrolýzny plyn obsahuje menšie, připadne stopové množstvá roznych dalších látok, ako sú etán, ďalšie uhlovodíky, alkíny, oxidy dusíka, spoločne označované ako NO_X, sírne zlúčeniny, kyslík, dusík a podobné.

Táto mnohozložková plynná zmes sa najprv čistí v sústave pračiek a absorpčných kolon, aby sa zbavila korozívnych látok, ktoré by polymerizáciou zanášali exponované časti ďalšieho zariadenia a potrubia a najma látok, ktoré by pri podmienkach ďalšieho spracovania plynu ohrožovali bezpečnost prevádzky. Takými sú najma oxidy dusíka, ktoré i pri vefmi nepatrnom množstve 0,5 až 10 ppm sa možu časom akumulovat v doteraz používaných nízkoteplotných zariadeniach na oddelovanie etylénu a spůsobiť deštrukciu zariadenia.

Po vyčistění pyrolýzneho plynu od spomenutých škodlivých a nebezpečných látok na prijatefnú koncentráciu sa acetylén a etylén oddelia od ostatných zložiek plynnej zmesi v absorpčno-desorpčných systémoch s acetónom a dimetylformamidom ako selektivnými rozpúšťadlami a nízkotepelnou rektifikáciou. Postup je taký, že najprv sa oddělí zmes acetylénu a kysličníka uhličitého od ostatných plynných zložiek absorpciou v acetone v tzv. acetónovom praní a potom z acetonu desorbovanej zmesi acetylén-kysličník uhličitý sa oddělí acetylén v tzv. dimetylformamidovom praní. Čistota acetylénu je pri tomto sposobe vyhovujúca požiadavkám vo výrobě vinylchloridu.

Pri tomto postupe odchádza z acetonového prania plynná zmes, pozostávajúca hlavně z etylénu, metánu, kysličníka uhotnatého a vodíka, ktorá sa využívá jednak ako palivo na začiatku výrobného procesu a/alebo ako surovina na ďalšie chemické spracovanie. Přitom váčšina etánu prechádza do oddělovaného etylénu, takže týmto sposobom sa vyrába etylén o čistotě vyhovujúcej pre výrobu vinylchloridu, ale nevyhovujúcej pre náročnejšie polymerizačné technologie. Druhou nečistotou, ktorá negativné vplýva na kvalitu vyrábaného vinylchloridu, je metán. Jeho obsah pri nízkotepelnom vydělovaní etylénu kolíše v rozmedzí 0,5 až 2,5 °/o obj. podlá chodu rektifikačného zariadenia.

Hlavně nevýhody vydefovania etylénu- z pyrolýznych plynov v nízkoteplotnoni zariadení vyplývajú z toho, že výrobně zariadenie je technicky velmi náročné a z tohto důvodu drahé, pričom sa kladů vysoké nároky na spofahlivosť obsluhy pri uvádzaní zariadenia do chodu a pri jeho odstartovaní z prevádzky. Najvačšou nevýhodou však je, že pri nízkých teplotách sa možu v niektorých častiach aparatúry akumulovat nebezpečné NO_X v množstve vyššom ako je kritická hodnota, nebezpečná z híadiska inicitácie výbuchu. Aby sa tomu predišlo, musí sa pri prevádzltovaní nízkoteplotného zariadenia zabezpečit úplné spolehlivá analytika NO_X v rozsahu 0,5 až 10 ppm a prevádzka sa musí často přerušovat, aby sa naakumulované látky zo zariadenia odstránili. Pri tomto sposobe prevádzkovania sú nevyhnutné značné straty etylénu a v důsledku toho sa neúmerne zvyšujú spotřebně normy energií, i pomocných, potřebných pri každom nabiehaní aparatúry do prevádzky.

Za týchto okolností sa hladaii nové spůsoby oddelenia etylénu z pyrolýznych plynov, ktoré by odstránili alebo aspoň zmiernili uvedené nedostatky. Tak napr. podta autorského osvedčenia československého č. 211 020 sa etylén oddělí od pyrolýznych plynov absorpciou v acetone v absorpčno-desorpčnej sústave, pozostávajúcej z vhodné usporiadaných absorpčných a desorpčných kolon. Postup a zariadenie, popísané v uvedenom autorském osvědčení, riešia vydefovanie etylénu výhodnějším sposobom oproti nízkoteplotnému spůsobu vydefovania etylénu, najma v důsledku toho, že zabezpečujú podstatné vyššiu bezpečnost prevádzky a spofahlivosť chodu. V důsledku toho sú nižšie aj spotřebně normy surovin a energií oproti predtým používanému nízkoteplotnému oddeleniu etylénu. Ukázalo sa však, že tento postup vydefovania etylénu z pyrolýznych plynov sa může významné změnit a zdokonalit pódia nového spůsobu odelenia etylénu z pyrolýznych plynov absorpciou v acetone, ktorý je predmetom tohto vynálezu.

Podlá tohto vynálezu sa spůsob delenia pyrolýznych plynov z tepelného štiepenia uhfovodíkov obsahújúcich predovšetkým vodík, kysličník uhofnatý a uhličitý, metán, etylén a acetylén, absorpciou a desorpciou s použitím acetonu ako absorpčného činidla uskutečňuje tak, že do prvého absorpčného stupňa sa privádzajú pyrolýzne plyny a zmes desorbovaného etylénu s kys232632 ličníkem uhličitým a metánom z čistiaceho absorpčno-desorpčného stupňa acetylénu, ktoré sa vypierajú jednou častou nasýteného roztoku acetonu etylénom obsahujúceho aj metán vznikajáceho v druhom absorpčnom stupni, do ktorého sa privádza čerstvý aceton a neabsorbované plynné produkty z prvého absorpčného stupňa, a odvádza sa spalný plyn pozostávajúci z vodíka, kysličníka uhoTnatého a metánu, ako aj druhá časť nasýteného roztoku acetonu etylénom obsahujúceho aj metán, ktorá sa vedie do čistiaceho stupňa etylénu, přitom acetonový roztok vznikajúci pri vypieraní v prvom stupni sa vedie do čistiaceho absorpčno-desorpčného stupňa, kde sa vydeTuje etylén, metán a časť kysličníka uhličitého, ktoré sa ako recykel vedú do prvého absorpčného stupňa a kvapalná fáza tvořená nasýteným acetonovým roztokom acetylénu a kysličníka uhličitého sa vedie do čistiaceho stupňa acetylénu.

Pri tomto spůsobe dochádza k významnému zhospodárneniu procesu vydefovania etylénu z pyrolýznych plynov absorpciou v acetone tým, že umožňuje dosiahnúť podstatné vyššiu rozpustnost etylénu v acetone, ako pri doteraz známom postupe. V důsledku toho je o 30 až 50 % nižšie zaťaženie čistiaco-desorpčného etylénu kvapalnou fázou, z čoho vyplývá jednak nižšia cena zariadenia a jednak nižšie prevádzkové náklady na čistenie etylénu. Okrem toho tento nový spůsob má pozitivny vplyv na odvádzanie absorpčného tepla, najma v prvom absorpčnom stupni. Najdůležitejším pozitívnym výsledkom však je, že umožňuje dosiahnutie vysokej čistoty etylénu v důsledku toho, že pri tomto sposobe nastáva zvýšenie rozpustnosti etylénu pri súčasnom poklese rozpustnosti metánu.

Nasledujúce příklady prevedenia ilustrujú, ale nevymedzujú, pracovné a technologické podmienky pri tomto novom spůsobe vydefovania etylénu z pyrolýznych plynov absorpciou v acetone a dosiahnuté výsledky.

Příklad 1

Použitý postup vydefovania etylénu z. pyrolýznych plynov absorpciou v acetone je schematicky znázorněný na obr. 1.

Spracovávaný pyrolýzny plyn z vysokoteplotnej pyrolýzy benzínu je zmes plynov s nasledujúcim priemerným obsahom hlavných zložiek: 31,1 % obj. Hz, 13,2 % obj. CO, 13,96 % obj. CHá, 14,00 % obj. C2H4, 13,7 % obj. CO2, 12,0 % obj. C2H2. Ďalej tento plyn obsahuje 0,34 % obj. etánu, menšie množstvá různých inertných plynov a uhfovodíkov, stopy sírnych zlúčenín a asi 8 ppm NO_X. Celkový obsah týchto látok a ich vzájomný poměr kolíše v závislosti od chodu procesu v predchádzajúcich výrobných operáciách.

Vstupný plyn 1 do prvého absorpčného stupňa 3 po připojení recyklu 14 z čistiaceho stupňa acetylénu 12 má nasledujúce priemerné zloženie hlavných zložiek: 27,3 percent obj. H2, 11,3 % obj. CO, 12,4 % ob). CH4, 17,3 % obj. CO2, 19,4 % obj, C2H4 a

10,2 % obj. C2H2. Obsah etánu je cca 0,44 % obj. Plyn o tomto zložení (prúd 2) sa privádza do prvého absorpčného stupňa 3, v ktorom sa v protiprúdne privádzanom acetone 7, už nasýtenom etylénom v druhom absorpčnom stupni 8, absorbuje prakticky všetok acetylén a CO2, obsiahnutý vo vstupnom plyne 1.

Odchádzajúci neabsorbovaný plyn prvého absorpčného stupňa potrubím 4 má nasledujúce priemerné zloženie hlavných zložiek: 35,1 °/o obj. H2, 14,9 % obj. CO, 17,2 percent obj. CH4, 30,2 % obj. C2H4 a 0,67 % obj. etánu. Tento plyn obsahuje ešte dusík, kyslík ako nerozpustné zložky a je nasýtený parami acetonu pri daných podmienkach.

Zariadenie prvého absorpčného stupňa je absorpčná kolona s príslušenstvom. Tlak na spodu kolóny je 1,4 až 1,5 MPa, teplota odchádzajúceho acetonu potrubím 11 je —19 stupňov C. Teplota na hlavě kolóny je —27 stupňov C. Z tohto prvého absorpčného stupňa odchádza aceton, ktorý obsahuje rozpuštěný acetylén, CO2, etylén a metán, potrubím 11 do čistiaceho absorpčno-desorpčného stupňa 12, v ktorom sa oddelia etylén a metán s častou CO2 ako plynný recykel 14 od kvapalného prúdu 13, pozostávajúceho z acetonu a v ňom rozpuštěného acetylénu a kysličníka uhličitého.

Zloženie recyklovaného plynného prúdu je premenlivé podlá výkonu zariadenia, resp. podía obsahu etylénu v pyrolýznom plyne. Priemerne obsahuje 49 °/o obj. etylénu, 47,0 % obj. kysličníka uhličitého a cca 3 až 4 % obj. metánu. Odchádzajúci acetón potrubím 13 do ďalšej výrobnej operácie obsahuje 10,25 % mól. CO2 a 8,95 % mól. acetylénu a stopové množstvo etylénu. Po desorpcii sa oddělí acetylén od CO2 v dimetylformamidovom praní.

Druhý absorpčný stupeň 8, do ktorého je privádzaný plynný prúd z prvého absorpčného stupňa potrubím 4 a aceton ako absorpčně činidlo potrubím 16, slúži na absorpciu etylénu až na nepatrný zbytok, najviac 0,5 % obj. v odchádzajúcom spalnom plyne potrubím 9. Přitom sa absorbuje aj časť metánu a vačšia časť etánu.

Priemerné zloženie vystupujúccho spalného plynu z druhého absorpčného stupňa potrubím 9 je nasledujúce: 35,1 % obj. H2,

22,5 % obj. CO, 21,4 % obj. CH4, 0,23 % obj. C2H4, 0,11 % obj. etánu, 0,3 % obj. dusíka, 2,2 % obj. kyslíka a 0,15 % obj. acetonu. Tento plyn sa využívá v počiatočných výrobných operáciách a v kotolni.

Aceton odchádzajúci potrubím 3 obsahuje 10,42 % mól. etylénu, 1,03 % mól. metánu a 0,2 % mól. etánu. Časť acetonu, odpovedajúca množstvu etylénu v pyrolýznom plyne v prúde 1, odchádza potrubím 6 do čistiaceho stupňa etylénu, v ktorom sa naj·· prv oddělí metán a časť etánu a polom sa vydesorbuje etylén, ktorý po odstrénení a cetónu sa používá vo výrobě vinyleliloridu.

Druhá časť acetonu nasýteného etylénom sa potrubím 7 odvádza do prvého absorpčného stupňa na absorpciu COa a acetylénu.

Zariadením druhého absorpčného stupňa je absorpčná kolona s příslušenstvem. Teplota privádzaného acetonu je —36 ^CC. Teplota odchádzajúceho acetonu je —25 °C až —33 °C. Tlak na spodu kolony je 1,35 až 1,45 MPa. Pri týchto podmienkach sa dosahuje vysoká účinnost absorpcie etylénu a vysoký obsah rozpustného etylénu v odchádzajúcom acetone pri súčasnom poklese rozpustnosti metánu. Dosiahnutá roz pustnosť v tomto pokuse je 57,5 g etylénu na 1 kg acetonu pri 86 %-nej účinnosti oproti teoretickej rozpustnosti z laboratórnych meraní pre dané teplotně a tlakové podmienky.

Dosiahnutá čistota etylénu: 98 % obj. etylénu, 1,2 % obj. etánu a 0,8 % obj. metánu.

Příklad 2

Vydetovanie etylénu absorpciou v acetí· ne sa uskutočňuje rovnakým sposobom ako v příklade 1. Rozdiel je v teplote v spodnej časti prvého absorpčného stupňa. Táto teplota je v tomto pokuse —16 °C, t. j. o 3 C vyššia ako v příklade 1. Ďalší rozdiel je v prívode acetonu do prvého absorpčného stupňa, ktorý je v tomto příklade vyšší o 5 percent ako v příklade 1. Pri tejto úpravě technologických podmíenok sa dosahuje znatelné vyššia rozpustnost etylénu v acetone oproti příkladu 1 a z toho vyplývajúci výkon celého systému. Dosiahnutá rozpustnost etylénu v acetone je 65 g etylénu 11a kg acetonu. Dosiahnutá čistota etylénu pri rovnakých podmienkach čistiaco-desorpčného stupňa etylénu: 98,5 % obj. etylénu, 1,1 percent obj. etánu, 0,4 % obj. metánu. Výkon zariadenia přitom sa zvýši o cca 14 %. Příklad 3

Porovnávací příklad, v ktorom druhý absorpčný stupeň je pre prúd plynu zapojený sériové a pre prúd acetonu sú tieto dva absorpčně stupně zapojené paralelné. lo znamená, že sa privádza čistý aceton jednak do prvého absorpčného stupňa a jednak do druhého absorpčného stupňa.

Pri tomto sposobe zapojenia a pri rovnakých teplotných a tlakových podmienkach v druhom absorpčnom stupni je dosiahnutá rozpustnost nižšia ako polovičná oproti příkladu 1 a 2. V dosledku toho sa významné zvýšila potřeba acetonu na absorpciu etylénu.

Priemer ná dosiahnutá rozpustnost v tomto příklade činí 27 g etylénu na kg acetonu.

Priemerná dosiahnutá čistota etylénu

96,5 % obj. etylénu, 1,3 °/o obj. etánu a až

2,2 % obj. metánu.

Claims (3)

1. PREDMET

   Sposob delenia pyrolýznych plynov z tepelného štiepenia uhiovodíkov obsahujúcich predovšetkým vodík, kysličník uhoinatý a uhličitý, metán, etylén a acetylén, absorpciou a desorpciou s použitím acetonu ako absorpčného činidla, vyznačujúci sa tým, že do prvého absorpčného stupňa sa privádzajú pyrolýzne plyny a zmes desorb.ovaného etylénu s kysličníkom uhličitým a metánom z čistiaceho absorpčno-desorpčného stupňa acetylénu, ktoré sa vypierajú jednou častou nasýteného roztoku acetonu etylénom obsahujúceho aj metán, vznikajúceho v druhom absorpčnom stupni, do ktorého sa privádza čerstvý aceton a neabsorVYNÁLEZU hované plynné produkty z prvého absorpčného stupňa a odvádza sa spalný plyn pozostávajúci z vodíka, kysličníka uholnatého a metánu, ako aj druhá časť nasýteného roztoku acetonu etylénom obsahujúceho aj metán, ktorá sa vedie do čistiaceho stupňa etylénu, přitom acetonový roztok vznikajúci pri vypieraní v prvom stupni sa vedie do čistiaceho absorpčno-desorpčného stupňa, kde sa z něho vydeiuje etylén, metán a časť kysličníka uhličitého, které sa ako recykel vedu do prvého absorpčného stupňa a kvapalná fáza tvořená nasýteným acetonovým roztokom acetylénu a kysličníka uhličitého sa vedie do čistiaceho stupňa acetylénu.